TW202313521A - 製備塗覆基板的方法及塗覆基板及其用途 - Google Patents
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Abstract
一種塗覆基板，包括基板、設置在基板上的至少一第一燒結層、及設置在至少一第一燒結層上的至少一第二燒結層，且至少一第一燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物及至少一燒結添加劑所組成，且至少一第二燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物及任選地至少一燒結添加劑所組成，其中至少一第一燒結層的燒結添加劑及至少一第二燒結層的燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。
Description
本發明是關於塗覆基板，特別是關於製備塗覆基板的方法、塗覆基板及其用途。
耐火金屬碳化物，例如碳化鉭 (tantalum carbide, TaC)，通常具有較高的耐機械性、耐化學性及耐熱性。上述材料的用途主要集中在高溫塗佈，例如在半導體晶體成長，其中存在高腐蝕性及侵蝕性物質，因此現有元件（例如，由石墨所製成）的可用性受到限制或其使用壽命顯著地降低。由於使用文獻中所述之熱壓製程難以從耐火金屬碳化物以低成本及複雜幾何形狀製造經過驗證的體積元件，因此較佳使用塗層。由於上述製程，因此不能藉由熱壓製備陶瓷層。例如藉由CVD製程製備塗層。藉由氣相將幾微米的緻密層沉積在基板上。其中一示例為單層狀結構的TaC塗層。然而，此成本密集型方法阻止了具有任何幾何形狀及尺寸的塗覆元件以任意的層厚度來實現。為了確保在這些領域具有更大的靈活性，可選擇藉由濕式陶瓷製程（浸漬、刷塗或噴塗）將塗層塗佈到基板上。這可例如藉由基於有機溶劑的懸浮液來實現（參照例如US 2013/0061800 A1）。為了產生所需的保護塗層性能，在塗佈製程的下游藉由初始懸浮液來增加燒結製程。
除了藉由最終燒結製程產生機械穩定的塗層（高耐磨性及黏著性）之外，同時還需要高度壓實，以在高溫塗佈中最佳地保護基板免受腐蝕性介質的影響。由於耐火金屬碳化物是具有強共價鍵及極少自擴散的主要化合物，因此第一挑戰是優化燒結製程以獲得壓實程度的最大可能產率。一種增加燒結活性的普及方法特別是在無壓燒結領域中是使用燒結助劑，其在燒結製程中變成液態熔融相，因此導致較佳的顆粒重排（液相燒結）。應較佳確保燒結助劑在給定的燒結條件（溫度、壓力等）下形成穩定的熔融相。當使用選定的燒結添加劑時，調整燒結條件以獲得理想的燒結結果也可能是有利的，例如，藉由在惰性氣體氣氛下來增加系統壓力。
從已經公布的著作（例如，參照 US 2013/0061800 A1）可知，使用一些過渡金屬作為燒結添加劑可使TaC塗層在無壓燒結中的壓實程度最大化，上述過渡金屬例如鈷。然而，鈷是一種劇毒物質，對基於懸浮液的塗層技術造成環境、健康及安全問題。再者，當使用一些過渡金屬作為燒結添加劑時，可能會出現高度易燃的粉末混合物，這從安全角度來看也是有問題的。在半導體晶體成長中使用耐火金屬碳化物基保護層也規定關鍵雜質在任何情況下都不得從使用塗層的反應器的內部結構進入成長氣氛中，上述關鍵雜質包括上述文獻中已知的過渡金屬鈷、鎳、鐵等。
由此出發，本發明的目的是詳細說明一種製備塗覆基板的方法，此方法從安全角度來看較不危險，並且特別適用於高溫塗佈，例如半導體晶體成長。此外，本發明的目的是提供可從安全角度以更安全的方式製備並且特別適用於高溫塗佈的塗覆基板，上述高溫塗佈例如半導體晶體成長。
此目的藉由請求項1關於製備塗覆基板的方法的特徵及藉由請求項10關於塗覆基板的特徵來實現。請求項15詳細說明了根據本發明的塗覆基板的可能用途。附屬請求項代表了有利的發展。
本發明一些實施例提供一種製備塗覆基板的方法，其中製備第一水性懸浮液及第二水性懸浮液，塗佈至少一層第一水性懸浮液到基板上，塗佈至少一層第二水性懸浮液到塗佈於基板上的至少一層第一水性懸浮液上，並且以此方式塗覆的基板經歷燒結製程。第一水性懸浮液包括或由至少一耐火金屬碳化物、至少一燒結添加劑及水所組成，至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。第二水性懸浮液也包括至少一耐火金屬碳化物及水。此外，第二水性懸浮液可包括至少一燒結添加劑，燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，在第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第二水性懸浮液的總重量之重量百分比小於在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第一水性懸浮液的總重量之重量百分比。替代地，第二水性懸浮液也可不包括燒結添加劑。本發明更涉及使用或可使用根據本發明的方法來製備的塗覆基板及此塗覆基板的用途。
本發明一些實施例提供一種塗覆基板，包括一基板、設置在基板上的至少一第一燒結層、及設置在至少一第一燒結層上的至少一第二燒結層，並且至少一第一燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物及至少一燒結添加劑所組成，至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，並且至少一第二燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物及任選地至少一燒結添加劑所組成，任選地至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，至少一第一燒結層具有一相對密度至少為70%，且至少一第二燒結層的相對密度相較於至少一第一燒結層的相對密度低至少3%。
本發明一些實施例提供一種塗覆基板在半導體晶體成長中的用途，塗覆基板較佳為塗覆坩堝。
因此，根據本發明詳述了一種製備塗覆基板的方法，其中
a）製備第一水性懸浮液，包括或由至少一耐火金屬碳化物、至少一燒結添加劑及水所組成，上述至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭(tantalum pentoxide, Ta
2O
5)、碳化硼( boron carbide, B
4C)、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯（或二硼化鋯(zirconium diboride, ZrB
2)）、耐火金屬矽化物及其混合物；
b）製備第二水性懸浮液，包括至少一耐火金屬碳化物及水，第二水性懸浮液包括
至少一燒結添加劑，選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭(tantalum pentoxide, Ta
2O
5)、碳化硼( boron carbide, B
4C)、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯（或二硼化鋯(zirconium diboride, ZrB
2)）、耐火金屬矽化物及其混合物，第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第二水性懸浮液的總重量之重量百分比小於在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第一水性懸浮液的總重量之重量百分比；或
不包括燒結添加劑，
c）塗佈第一水性懸浮液的至少一層到基板上；
d）塗佈第二水性懸浮液的至少一層到塗佈於基板上之第一水性懸浮液的至少一層上；及
e）在步驟d)之後對（塗覆的）基板進行燒結製程。
在根據本發明的方法的步驟a)中製備第一水性懸浮液並且在根據本發明的方法的步驟b)中製備第二水性懸浮液。步驟b)可在步驟a)之前、步驟a)之後或（至少部分地）與步驟a)同時進行。第一水性懸浮液及/或第二水性懸浮液可（分別）藉由混合將被包括在相應懸浮液中的成分來製備。第一水性懸浮液及第二水性懸浮液各自包括至少一耐火金屬碳化物及水。被包括在第一水性懸浮液中的至少一耐火金屬碳化物及被包括在第二水性懸浮液中的至少一耐火金屬碳化物可為相同的耐火金屬碳化物或不同的耐火金屬碳化物。此外，第一水性懸浮液包括至少一的燒結添加劑，選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。第二水性懸浮液也可包括燒結添加劑，選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，其中在第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第二水性懸浮液的總重量之重量百分比小於在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第一水性懸浮液的總重量之重量百分比。替代地，第二水性懸浮液也可不包括燒結添加劑。例如，第二水性懸浮液可不包括選自下列所組成之群組的燒結添加劑：矽；五氧化二鉭；碳化矽；碳化鎢；碳化釩；碳化鉬；氮化硼；氮化鉭；氮化鋯；氮化鈮；二硼化鉭；二硼化鎢；硼化鋯；耐火金屬矽化物，例如TaSi
2、MoSi
2、ZrSi
2；過渡金屬，例如鉿、鋯、釩；碳化硼（boron carbide, B
4C）；氮化矽（silicon nitride, Si
3N
4）；碳；及其混合物。較佳地，第二水性懸浮液由至少一耐火金屬碳化物、水及任選的至少一燒結添加劑所組成，上述任選的至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。被包括在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑及被包括在第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑可為相同的燒結添加劑或不同的燒結添加劑。
被包括在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑較佳選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。
如果第二水性懸浮液包括至少一燒結添加劑，則被包括在第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑較佳選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。
例如，第二水性懸浮液由至少一耐火金屬碳化物、水及任選的至少一燒結添加劑所組成，上述任選的至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。
第二水性懸浮液不包括燒結添加劑是可能的。例如，第二水性懸浮液可不包括選自下列所組成之群組的燒結添加劑：矽；硼化鋯；耐火金屬矽化物，例如TaSi
2、MoSi
2、ZrSi
2；過渡金屬；碳化硼（boron carbide, B
4C）；氮化矽（silicon nitride, Si
3N
4）；碳；及其混合物。
燒結添加劑可被理解為一種物質，其專門作為製備陶瓷元件的陶瓷體系的燒結助劑，以控制微觀結構及空間發展（例如，收縮、晶粒成長、形狀變化及/或同質化）。
在根據本發明的方法的步驟c)中，將至少一層第一水性懸浮液塗佈到基板上。基板可較佳為碳基板，更佳為石墨基板，又更佳為均壓石墨基板。均壓石墨被理解為是指藉由均壓製程(isostatic pressing process)所製備的石墨。例如，基板可為坩堝，較佳為碳坩堝，更佳為石墨坩堝，又更佳為均壓石墨坩堝。至少一層第一水性懸浮液可例如藉由浸漬、刷塗、噴塗或其組合塗佈到基板上。例如，可將具有至少20μm的平均層厚度的至少一層第一水性懸浮液塗佈到基板上，平均層厚度較佳為20μm至150μm，更佳為30μm至100μm。
在根據本發明的方法的步驟d)中，將至少一層第二水性懸浮液塗佈到在步驟c)中塗佈於基板上的至少一層第一水性懸浮液上。可例如藉由浸漬、刷塗、噴塗或其組合來塗佈至少一層第二水性懸浮液。例如，可將具有至少20μm的平均層厚度的至少一層第二水性懸浮液塗佈到在步驟c)中塗佈於基板上的至少一層第一水性懸浮液上，平均層厚度較佳為20μm至150μm，更佳為30μm至100μm。
在根據本發明的方法的步驟e)中，基板經歷燒結製程。這在步驟d)之後進行，即在塗佈至少一層第二水性懸浮液塗佈到塗佈於基板上的至少一層第一水性懸浮液上之後進行。因此，在步驟e)中經歷燒結製程的塗覆基板具有在步驟c)中塗佈的至少一層第一水性懸浮液及在步驟d)中塗佈的至少一層第二水性懸浮液。因此，在步驟e)中，至少一層第一水性懸浮液及至少一層第二水性懸浮液同時經歷燒結製程。至少一層第一燒結層及至少一層第二燒結層可藉由燒結製程來製備，上述至少一層第一燒結層包括來自至少一層第一水性懸浮液的至少一耐火金屬碳化物，上述至少一層第二燒結層包括來自至少一層第二水性懸浮液的至少一耐火金屬碳化物。
根據本發明的方法能夠在基板上製備耐火金屬碳化物基層，其可用作高溫及磨損保護層或磨損保護層狀系統。
根據本發明的方法是一種用於在基板上製備耐火金屬碳化物基塗層的濕式陶瓷方法。相較於藉由CVD或PVD製程所製備的層，藉由濕式陶瓷製程所製備的層顯示出具有隨機晶粒尺寸取向(random grain size orientation)的等向性織構(isotropic texture)，這導致對開裂的感應性降低並增加了對基板有害物質的擴散路徑。因為如此，相較於藉由CVD或PVD方法所製備的塗覆基板，根據本發明所製備的塗覆基板對高溫塗佈中所使用的侵蝕性物質具有提升的防護能力。此外，根據本發明的濕式陶瓷方法相較於CVD或PVD方法更具成本效益，並且在可製備的塗層元件的幾何形狀及尺寸以及塗層或塗佈層的厚度方面也提供了更大的靈活性。
再者，根據本發明用於製備塗覆基板的方法是基於使用水性懸浮液。相較於使用有機懸浮液，使用水性懸浮液具有許多優點。相較於有機懸浮液，水性懸浮液價格低廉、從生態及健康的角度來看是無害的，並且不涉及易燃噴霧的安全相關問題。此外，當使用水性懸浮液時，不需要熱裂解來移除有機溶劑，其會導致外來物質不期望地進入塗層。再者，相較於使用已知的有機懸浮液，當使用水性懸浮液時，懸浮液的控制塗佈是可能的。因為在所述製程中懸浮性能由於溶劑的蒸發而波動，使得不能隨著時間獲得均勻的層，所以控制塗佈是不可能的，特別是對於已知有機懸浮液的噴塗。
在根據本發明的方法中使用一種或多種燒結添加劑，燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，較佳選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。已顯示的是，由於根據本發明使用的所述燒結添加劑的性質（例如，熔點、沸點等），其相較於先前技術中用作燒結添加劑的過渡金屬（例如鈷、鎳、鐵等）對壓實程度的影響至少相同或甚至更好。因此，藉由使用所述添加劑可實現在基板上製備的燒結層的高度壓實，由此在高溫塗佈中良好地保護基板免受腐蝕介質的影響。相較於先前技術中所使用的燒結添加劑例如鈷，根據本發明所使用的燒結添加劑最初的區別在於其在安全及健康方面是無害的。此外，使用根據本發明的燒結添加劑並因此避免一些過渡金屬作為燒結添加劑，防止了所述過渡金屬作為雜質保留在層中，如果將塗層基板用於半導體晶體成長的高溫塗佈中這將對那裡的成長氣氛有害，上述過渡金屬例如鈷、鎳、鐵。
因為第二水性懸浮液不包括燒結添加劑或包括燒結添加劑的重量百分比低於第一水性懸浮液中所包括的燒結添加劑的重量百分比，所以使用根據本發明的方法在基板上製備的塗層具有至少兩個不同燒結層的非常有利的層狀結構。所述層狀結構包括設置在基板上的至少一第一燒結層及設置在至少一第一燒結層上的至少一第二燒結層，第一燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物及至少一燒結添加劑所組成，上述至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，第二燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物及任選地至少一燒結添加劑所組成，上述任選地至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。至少一燒結添加劑也可至少部分地以分解形式及/或以至少一燒結添加劑與至少一耐火金屬碳化物反應的反應產物的形式存在。由於在燒結製程中所獲得的層中存在燒結添加劑或較高比例的燒結添加劑，導致了燒結層的壓實程度較高，因此在燒結製程之後層狀結構的第二燒結層具有相較於第一燒結層更低的相對密度或更低的壓實程度。因此，獲得的層狀結構具有密度梯度，其中壓實程度或相對密度隨著與基板的距離（即從第一燒結層到第二燒結層）增加而降低。例如，至少一第一燒結層可具有相對密度為至少70%，並且至少一第二燒結層的相對密度可相較於至少一第一燒結層的相對密度低至少3%。
由於第一水性懸浮液中燒結添加劑的較高比例，所製備的塗覆基板的第一燒結層（即與基板直接接觸的層狀結構的第一層）具有較高的壓實程度或相對較高的相對密度，這就是為什麼在高溫塗佈中可很好地保護基板免受侵蝕性介質的影響。由於第二水性懸浮液包括較低比例的燒結添加劑或不包括燒結助劑，因此所製備的塗覆基板的第二燒結層（即層狀結構的第二層）也不含或僅含有少量燒結添加劑，當所製備的塗層基板用於半導體晶體成長的高溫塗佈時，可降低塗層中的燒結添加劑進入成長氣氛並污染氣氛的風險。在這種情況下，至少一第二燒結層也可作為保護層，這降低了燒結添加劑從至少一第一燒結層進入成長氣氛的風險。此外，由於燒結添加劑的較低比例或由於第二水性懸浮液中缺乏燒結添加劑，至少一第二燒結層相較於至少一第一燒結層具有較低的壓實程度或較低的相對密度。因為藉由所述較高孔隙率獲得用於晶體成長的熔體的較大接觸表面，使得蒸發速率及成長速率能夠增加，所以當在半導體晶體成長的高溫塗佈中使用塗覆基板時，由其所產生的至少一第二燒結層的較高孔隙率具有優勢。
由於先前所述之使用根據本發明的方法所獲得的層狀系統，因此根據本發明製備的塗覆基板特別適用於高溫塗佈，例如半導體晶體成長。
藉由選擇第一及第二水性懸浮液中燒結添加劑的量並也任選地調節燒結參數，可設置層狀系統的各層中的相對密度，因此可在層狀系統內實現所需的密度梯度。如果層狀系統具有低的密度梯度會特別有利，因為層狀系統甚至更加熱穩定。
根據本發明的方法製備的塗覆的基板可用作例如可用於成長氮化鎵半導體晶體的VPE-GaN反應器中的鎵蒸發器或鎵蒸發器的一部分，根據本發明的方法所獲得的層狀系統接著用作鎵蒸發器的塗層。在此情況下，由於較高的相對密度，因此鎵蒸發器的基材可藉由層狀系統的至少一第一燒結層（即由第一水性懸浮液所產生的燒結層）特別好地保護免受腐蝕性鎵熔體的影響，且由於層狀系統的至少一第二燒結層（即由第二水性懸浮液所產生的燒結層）較低的相對密度及較高的孔隙率，可提高鎵蒸發速率且因此也可提高氮化鎵的成長速度，因為鎵熔體有較大的接觸面積。
在步驟c)及d)之間，至少一塗覆的基板較佳不經歷燒結製程。這表示在塗佈至少一層第二水性懸浮液到塗佈於基板上的至少一層第一水性懸浮液上之前，塗覆有至少一層第一水性懸浮液的基板較佳不經歷燒結製程。由於在步驟d)之後僅對塗覆的基板進行燒結製程，因此可將在步驟c)中所塗佈的至少一層第一水性懸浮液以及在步驟d)中所塗佈的至少一層第二水性懸浮液同時在燒結製程中燒結。因此避免了在相應之層的塗佈之後對兩個層各自進行單獨的燒結，因此省去了燒結步驟。因此，製程更快、更便宜。此外，當將至少一層第二水性懸浮液塗佈到第一水性懸浮液已燒結的層上時，由於沒有滲透，連結會被削弱，因此在熱壓力的情況下可更容易發生分層。這可藉由在步驟d)之後的燒結製程中共同燒結在步驟c)及d)中塗佈的兩層來避免。
在根據本發明的方法的步驟c)中，可將至少一層第一水性懸浮液塗佈到基板的整個表面上或僅塗佈到基板表面的一個或多個部分上。在根據本發明的方法的步驟d)中，可將至少一層第二水性懸浮液塗佈到在步驟c)中所塗佈的整個至少一層第一水性懸浮液上，或者僅塗佈到在步驟c)中所塗佈的至少一層第一水性懸浮液一個或多個部分上。如果基板是坩堝，例如在步驟c)中，可將至少一層第一水性懸浮液塗佈到坩堝的整個表面上，並且在步驟d)中，至少一層第二水性懸浮液可僅塗佈到位於坩堝（多個）內側的至少一層第一水性懸浮液的部分上。
根據本發明，方法的較佳變化的特徵在於
基板包括或由材料所組成，上述材料選自下列所組成的群組：石墨、較佳均壓石墨、碳纖維增強碳（carbon fiber reinforced carbon, CFC)、C/SiC纖維複合材料、SiC/SiC纖維複合材料、碳化陶瓷、氮化陶瓷、氧化陶瓷、及其混合物；及/或
（在步驟a)及/或步驟b)中）耐火金屬矽化物選自下列所組成的群組：矽化鈦、矽化鋯例如二矽化鋯(zirconium disilicide, ZrSi
2)、矽化鉿例如二矽化鉿(hafnium disilicide, HfSi
2)、矽化釩例如二矽化釩(vanadium disilicide, VSi
2)、矽化鈮例如二矽化鈮(niobium disilicide, NbSi
2)、矽化鉭例如二矽化鉭(tantalum disilicide, TaSi
2)、矽化鉻、矽化鉬例如二矽化鉬(molybdenum disilicide, MoSi
2)、矽化鎢例如二矽化鎢(tungsten disilicide, WSi
2)及其混合物；及/或
（在步驟a)及/或步驟b)中）至少一耐火金屬碳化物選自下列所組成的群組：碳化鈦、碳化鋯、碳化鉿、碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鉬、碳化鎢及其混合物。
根據本發明方法的更佳的變化，（在步驟a)及/或步驟b)中的）耐火金屬矽化物選自下列所組成的群組：二矽化鋯(zirconium disilicide, ZrSi
2)、二矽化鉿(hafnium disilicide, HfSi
2)、二矽化釩(vanadium disilicide, VSi
2)、二矽化鈮(niobium disilicide, NbSi
2)、二矽化鉭(tantalum disilicide, TaSi
2)、二矽化鉬(molybdenum disilicide, MoSi
2)、二矽化鎢(tungsten disilicide, WSi
2)及其混合物。
由於與生態、健康及安全相關的無害使用，結合在1400°C至2200°C之間的熔化溫度範圍，耐火金屬矽化物選自下列所組成的群組最適合作為高溫燒結製程的燒結添加劑：矽化鈦、矽化鋯、矽化鉿、矽化釩、矽化鈮、矽化鉭、矽化鉻、矽化鉬、矽化鎢及其混合物。藉由使用所述金屬矽化物作為燒結添加劑，可在加熱階段形成所需的熔融相，並且可在活性燒結之前發生有利的顆粒重排以提高燒結活性。燒結添加劑的熔化溫度可因此低於燒結溫度。此外，在給定壓力條件下，燒結添加劑的沸騰溫度可明顯高於所使用的燒結溫度，因此確保液相在整個燒結製程中具有一定的穩定性並避免可能的蒸發。此外，燒結添加劑的熔化溫度可低於耐火金屬碳化物塗層（例如，TaC塗層）的塗佈溫度，因此防止了燒結添加劑在使用期間蒸發。
如果至少一燒結添加劑為MoSi
2、TaSi
2或其混合物是特別有利的。所述燒結添加劑具有熔點約為2050℃具有高溫穩定性，且因此特別適合在高溫下使用，例如在反應器內部結構中。
至少一耐火金屬碳化物又更佳為碳化鉭。碳化鉭能夠為基板提供特別好的保護效果。
基板可較佳包括或由材料所組成，上述材料選自下列所組成的群組：石墨、較佳均壓石墨、碳化陶瓷、氮化陶瓷、氧化陶瓷及其混合物。
基板可較佳包括或由材料所組成，上述材料選自下列所組成的群組：石墨、較佳均壓石墨、碳纖維增強碳(carbon fiber reinforced carbon, CFC)、C/SiC纖維複合材料、SiC/SiC纖維複合材料及其混合物。
當塗佈水性懸浮液時，碳基的基板及 SiC 基的基板顯示出增加的滲透行為。因此，根據本發明的方法特別適用於此基板。
基板又更佳包括或由石墨所組成，較佳均壓石墨。
根據本發明的方法的另一較佳變化的特徵在於，至少一耐火金屬碳化物及至少一燒結添加劑各自以顆粒形式存在，至少一燒結添加劑的顆粒的平均粒徑小於5μm及/或小於至少一耐火金屬碳化物顆粒的平均粒徑。小於5μm的至少一燒結添加劑的顆粒的粒徑使得可避免在燒結製程之後塗層中的較大孔或甚至結構損失。至少一燒結添加劑的顆粒的平均粒徑小於至少一耐火金屬碳化物的顆粒的平均粒徑導致燒結添加劑顆粒可更好地積聚在耐火金屬碳化物層的間隙中的優點。至少一耐火金屬碳化物的顆粒的平均粒徑可較佳在0.2至2μm之間的範圍。
至少一耐火金屬碳化物的顆粒的平均粒徑及/或至少一燒結添加劑的顆粒的平均粒徑可例如藉由雷射繞射(DIN 13320:2020-01)來測定。
根據本發明方法的另一較佳變化，至少一耐火金屬碳化物作為粉末混合物存在，粉末混合物包括或由具有不同顆粒平均粒徑的粉末所組成，較佳為相同耐火金屬碳化物。換言之，粉末混合物在此用作至少一耐火金屬碳化物，粉末混合物包括較佳為相同的耐火金屬碳化物之不同的耐火金屬碳化物顆粒，所述顆粒在其平均粒徑方面彼此不同。例如，粉末混合物可包括兩種類型的顆粒，較佳為相同的耐火金屬碳化物，第一種顆粒的平均粒徑大於第二種顆粒的平均粒徑。例如，可將相同耐火金屬碳化物的不同粉末以特定比例的奈米及微米尺寸顆粒混合在一起，以獲得此粉末混合物。因為至少一耐火金屬碳化物作為粉末混合物存在，所以耐火金屬碳化物粉末顆粒在基板上的排列可設計成更無間隙，因為可更好地填充開放空間。因此，所製備的層的相對密度可獨立於層中燒結添加劑的存在及數量而增加。
至少一耐火金屬碳化物較佳作為粉末混合物存在於步驟b)中的第二水性懸浮液的製備中，上述粉末混合物包括或由相同耐火金屬碳化物的粉末所組成，上述粉末的顆粒的平均粒徑不同，第二水性懸浮液較佳不包括燒結添加劑。因此，可增加由至少一第二懸浮液所產生的層的相對密度（較佳不使用燒結添加劑），導致層狀結構中較低的密度梯度、層狀結構的熱穩定性及由此增加準擴散抑制效果（例如，關於雜質擴散到成長氣氛中）。由於較低的密度差，可避免層密度的突然變化及由此導致的層狀系統中的不均勻分佈的熱應力，這可能導致裂縫、分層、或者在最壞的情況下導致層狀系統的失敗。因此，層狀系統更熱穩定。此外，由於使用了不同粒徑的耐火金屬碳化物顆粒，第二層也具有較低的孔隙率，因此所述層可作為與外部大氣的隔離層，導致準擴散抑制效果。
根據本發明的方法的另一較佳變化的特徵在於，第一水性懸浮液及/或第二水性懸浮液
包括佔相應的水性懸浮液的總重量60至90重量％的至少一耐火金屬碳化物，較佳為70至85重量％；及/或
包括佔相應的水性懸浮液的總重量0.1至20重量％的至少一燒結添加劑，較佳為0.5至10重量％。
例如，第一水性懸浮液可包括佔相應的水性懸浮液的總重量0.2至20.0重量％的至少一燒結添加劑，較佳為0.6至10.0重量％，及/或第二水性懸浮液可包括佔相應的水性懸浮液的總重量0.1至19.9重量％的至少一燒結添加劑，較佳為0.5至9.9重量％。
根據本發明方法的另一較佳變化，在第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第二水性懸浮液的總重量之重量百分比相較於在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第一水性懸浮液的總重量的重量百分比低約0.1重量％至20重量％，較佳低約0.5重量％至10重量％。可藉由此方式獲得第一層（即由第一水性懸浮液所產生的層）及第二層（即由第二水性懸浮液所產生的層）的層狀結構內的低密度梯度，因此提高了層狀結構的熱穩定性及準擴散抑制效果（例如，有關雜質擴散到成長氣氛中）。由於較低的密度差，可避免層密度的突然變化及由此導致的層狀系統中的不均勻分佈的熱應力，這可能導致裂縫、分層、或者在最壞的情況下導致層狀系統的失敗。因此，層狀系統更熱穩定。此外，由於使用了燒結添加劑，第二層也具有較低的孔隙率，因此所述層可作為與外界大氣的隔離層，導致準擴散抑製效果。
例如，在第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第二水性懸浮液的總重量之重量百分比可相較於在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第一水性懸浮液的總重量之重量百分比低0.1重量％至19.9重量％，較佳低0.5重量％至9.9重量％。
至少一第一水性懸浮液及/或至少一第二水性懸浮液可包括至少一黏著劑選自下列所組成之群組：聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯酸、聚氨酯、氯丁橡膠、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、羧甲基纖維素、海藻酸、糊精、鄰苯基苯酚鈉、聚苯醚及其混合物，較佳選自下列所組成之群組：聚乙烯醇、鄰苯基苯酚鈉、聚苯醚及其混合物，至少一黏著劑較佳能夠在至少一第一水性懸浮液及/或至少一第二水性懸浮液中以0.05至1重量％或0.01至5重量％的比例佔相應的水性懸浮液的總重量。
根據本發明的方法的另一個較佳變化的特徵在於步驟a)中的第一水性懸浮液的製備及/或步驟b)中第二水性懸浮液的製備是藉由將待製備的懸浮液的成分混合在分散裝置的幫助下進行，混合是在分散裝置的幫助下進行，較佳使用研磨介質及/或在至少12小時的時間段內進行。以此方式可實現各水性懸浮液的最佳混合，因此可避免燒結添加劑分佈的不均勻性及壓實的不均勻性。例如，當使用分散裝置混合時，可使用高達1 m/s的旋轉速度。
根據本發明的方法的另一較佳變化的特徵在於在步驟c)中塗佈至少一層第一水性懸浮液及/或在步驟d)中塗佈至少一層第二水性懸浮液
是藉由浸漬、刷塗或噴塗的方式進行，及/或
是以小於150μm的平均層厚度進行，較佳為20μm至100μm，更佳為30μm至80μm。
噴塗是製備一層或多層薄的、快乾的耐火金屬碳化物層的較佳方法，較佳具有層厚度在20 µm至80 µm的範圍。藉由使用噴霧器將元件快速旋轉，可將非常薄的懸浮層塗佈到表面，上述噴霧器根據懸浮液的固體含量可從快速乾燥到非常快乾燥。耐火金屬碳化物粉末的固體含量較佳大於或等於總懸浮液重量的70％。每個待塗佈的單獨層應較佳顯示出相當的乾燥行為。原則上，塗佈的懸浮層的快速乾燥行為是較佳的，因為如果層乾燥時間過長，耐火金屬碳化物及燒結添加劑之間的密度差異會導致顆粒分佈的不均勻性。
根據本發明的方法的另一較佳變化的特徵在於額外地製備至少一第三水性懸浮液，第三水性懸浮液包括或由至少一耐火金屬碳化物及水所組成，至少一第三水性懸浮液不包括燒結添加劑，並且在步驟d)及e)之間，塗佈至少一第三水性懸浮液的至少一層到第二水性懸浮液的至少一塗佈層上。然後，可在燒結製程步驟e)中將至少一層第一水性懸浮液、至少一層第二水性懸浮液及至少一層第三水性懸浮液一起燒結（同時）。這在各層之間建立了穩定的連結，在熱應力下也很穩定。被包括在至少一第三水性懸浮液中的至少一耐火金屬碳化物可與被包括在第一水性懸浮液中的耐火金屬碳化物及/或被包括在第二水性懸浮液中的耐火金屬碳化物相同。被包括在至少一第三水性懸浮液中的至少一耐火金屬碳化物較佳選自下列所組成的群組：碳化鈦、碳化鋯、碳化鉿、碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鉬、碳化鎢及其混合物。
較佳地，可額外製備複數個第三水性懸浮液，第三水性懸浮液包括或由至少一耐火金屬碳化物及水所組成，複數個第三水性懸浮液不包括燒結添加劑，並且在步驟d)及e)之間，每個第三水性懸浮液的至少一層被一層一層地塗佈到第二水性懸浮液的至少一塗佈層上，因此由第三水性懸浮液的層產生層狀序列。因此，燒結後得到的塗覆基板可包括複數個第三燒結層的層狀序列，層狀序列內的複數個燒結層的相對密度隨著與至少一第二燒結層的距離增加而減小。例如，可設置層狀序列的各層中的相對密度，使得可藉由調整燒結參數來實現層狀序列內的（期望的）密度梯度。
根據本發明的方法的另一較佳變化的特徵在於，燒結製程在步驟d)中進行
是在2100°C至2500°C的溫度下進行，較佳為2200°C至2400°C；及/或
是以1小時至15小時的保持時間進行，較佳為2小時至10小時；及/或
是在0.1巴至10巴的壓力下進行，較佳為0.7巴至5巴；及/或
進行使得在燒結製程的第一時間段之後壓力增加，較佳增加3巴至7巴；及/或
是在氬氣氣氛下進行。
一方面，燒結製程的這些實施例使得在層狀結構的第一層（即由第一水性懸浮液所產生的層）中的壓實程度與層狀結構的第二層（即由第二水性懸浮液所產生的層）中的壓實程度之間獲得特別有利的比例是可能的。此外，燒結製程的這些實施例增加了熔融相在整個燒結製程中的穩定性。
較佳的變化是在步驟e)中的燒結製程的第一時間段之後，壓力較佳增加3巴至7巴，可防止燒結添加劑蒸發，例如，在2300℃的燒結溫度下，穩定的液相同時最佳地分佈在顆粒之間。
根據根據本發明的方法的另一較佳的變化，基板為石墨基板，較佳為均壓石墨基板。
本發明更涉及一種塗覆基板，包括基板、設置在基板上的至少一第一燒結層、及設置在至少一第一燒結層上的至少一第二層，第一燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物及至少一燒結添加劑所組成，上述至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，第二燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物及任選地至少一燒結添加劑所組成，上述至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，至少一第一層具有至少70%的相對密度，且至少一第二層的相對密度相較於至少一第一層的相對密度低至少3%。
可例如藉由元素分析方法或XRD分析來檢測第一燒結層及/或第二燒結層中至少一燒結添加劑的存在。
相對密度可例如藉由REM剖面分析來測定。
至少一燒結添加劑也可至少部分地以分解的形式及/或以至少一燒結添加劑與至少一耐火金屬碳化物反應的反應產物的形式存在於第一燒結層中及/或第二燒結層中。
被包括在第一燒結層中的至少一耐火金屬碳化物及被包括在第二燒結層中的至少一耐火金屬碳化物可為相同的耐火金屬碳化物或不同的耐火金屬碳化物。第二燒結層可包括燒結添加劑，選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，第二燒結層中至少一燒結添加劑佔第二燒結層的總重量之重量百分比較佳小於第一燒結層中至少一燒結添加劑佔第一燒結層的總重量之重量百分比。被包括在第一燒結層中的至少一燒結添加劑及被包括在第二燒結層中的至少一燒結添加劑可為相同的燒結添加劑或不同的燒結添加劑。替代地，第二燒結層也可不包括燒結添加劑。
被包括在第一燒結層中的至少一燒結添加劑較佳選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。
如果第二燒結層包括至少一燒結添加劑，則被包括在第二燒結層中的至少一燒結添加劑較佳選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。
根據本發明的塗覆基板具有由至少兩個不同的燒結層所構成的非常有利的層狀結構。由於至少一第一燒結層的相對密度至少為70%，因此可很好地防止基板受到高溫塗佈中的侵蝕性或腐蝕性物質的影響，例如半導體晶體成長過程中的熔體。至少一第二燒結層具有相對密度相較於至少一第一燒結層低至少3％或具有壓實程度低於至少一第一燒結層。由此獲得的層狀結構具有密度梯度，其中壓實程度或相對密度隨著與基板的距離增加而減小，即從至少一第一燒結層到至少一第二燒結層。
當在半導體晶體成長的高溫塗佈中使用塗覆基板時，相較於至少一第一燒結層由其所產生的至少一第二燒結層的較高的孔隙率具有優勢，因為在晶體成長中使用的熔體的較大接觸表面藉由較高的孔隙率來獲得，可提高蒸發速率並因此提高成長速率。
由於所述有利的層狀系統，因此根據本發明的塗覆基板特別適用於高溫塗佈，例如半導體晶體成長。
根據本發明的塗覆基板的較佳實施例的特徵在於
基板包括或由材料所組成，上述材料選自下列所組成的群組：石墨、較佳均壓石墨、碳纖維增強碳（carbon fiber reinforced carbon, CFC)、C/SiC纖維複合材料、SiC/SiC纖維複合材料、碳化陶瓷、氮化陶瓷、氧化陶瓷、及其混合物；及/或
（在第一燒結層及/或第二燒結層中的）至少一耐火金屬矽化物選自下列所組成的群組：矽化鈦、矽化鋯例如二矽化鋯(zirconium disilicide, ZrSi
2)、矽化鉿例如二矽化鉿(hafnium disilicide, HfSi
2)、矽化釩例如二矽化釩(vanadium disilicide, VSi
2)、矽化鈮例如二矽化鈮(niobium disilicide, NbSi
2)、矽化鉭例如二矽化鉭(tantalum disilicide, TaSi
2)、矽化鉻、矽化鉬例如二矽化鉬(molybdenum disilicide, MoSi
2)、矽化鎢例如二矽化鎢(tungsten disilicide, WSi
2)及其混合物；及/或
（在第一燒結層及/或第二燒結層中的）至少一耐火金屬碳化物選自下列所組成的群組：碳化鈦、碳化鋯、碳化鉿、碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻，碳化鉬、碳化鎢及其混合物。
根據本發明的塗覆基板的更佳的實施例，在第一燒結層及/或第二燒結層中的）耐火金屬矽化物選自下列所組成的群組：二矽化鋯(zirconium disilicide, ZrSi
2)、二矽化鉿(hafnium disilicide, HfSi
2)、二矽化釩(vanadium disilicide, VSi
2)、二矽化鈮(niobium disilicide, NbSi
2)、二矽化鉭(tantalum disilicide, TaSi
2)、二矽化鉬(molybdenum disilicide, MoSi
2)、二矽化鎢(tungsten disilicide, WSi
2)及其混合物。
至少一耐火金屬碳化物又更佳為碳化鉭。
基板可較佳包括或由材料所組成，上述材料選自下列所組成的群組：石墨、較佳均壓石墨、碳化陶瓷、氮化陶瓷、氧化陶瓷及其混合物。
基板可較佳包括或由材料所組成，上述材料選自下列所組成的群組：石墨、較佳均壓石墨、碳纖維增強碳(carbon fiber reinforced carbon, CFC)、C/SiC纖維複合材料、SiC/SiC纖維複合材料及其混合物。
基板又更佳包括或由石墨所組成，較佳均壓石墨。
基板可較佳為碳基板，更佳為石墨基板，又更佳為均壓石墨基板。均壓石墨被理解為是指藉由均壓製程所製備的石墨。例如，基板可為坩堝，較佳為碳坩堝，更佳為石墨坩堝，又更佳為均壓石墨坩堝。
再者，較佳地，至少一第一燒結層及至少一第二燒結層實質上不包括鈷、鎳及鐵。「實質上無鈷、無鎳及無鐵」在此被理解為是指至少一第一燒結層及至少一第二燒結層可包括最少量的鈷、鎳及/或鐵，其不會干擾塗覆基板的用途，例如，在半導體晶體成長中。至少一第一燒結層及至少一第二燒結層實質上不含鈷、不含鎳及不含鐵的配方較佳被理解為是指至少一第一燒結層及至少一第二燒結層包括佔至少一第一燒結層及至少一第二燒結層的總重量1重量％以下、更佳0.1重量％以下的鈷，1重量％以下、更佳0.1重量％以下的鎳，1重量％以下、更佳0.1重量％以下的鐵。至少一第一燒結層及至少一第二燒結層更佳不包括鈷、鎳及鐵。
藉由使用選自下列所組成之群組的一種或多種燒結添加劑，可省去使用鈷、鎳及鐵作為燒結添加劑：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。因此，至少一第一燒結層及至少一第二燒結層較佳（實質上）不包括鈷、不包括鎳及不包括鐵。因此，鈷、鎳及鐵在塗佈中不能作為雜質從塗覆基板中逸出並對塗佈產生負面影響，上述塗佈例如在半導體晶體成長中的高溫塗佈。
再者，較佳地，顆粒從初始噴塗層或噴塗顆粒的粒徑開始成長至少1.5倍，較佳1.5至10倍，更佳在1.5至 5的範圍。
根據本發明的塗覆基板的另一較佳實施例的特徵在於，至少一第一燒結層
具有大於75%的相對密度，較佳大於80%，更佳大於90%，又更佳大於95%；及/或
具有小於1 e
-11m
2的滲透率，較佳小於1 e
-13m
2；及/或
具有至少2 MPa的黏著強度，較佳至少4 MPa；及/或
具有至少20μm的平均層厚度，較佳為20μm至150μm，更佳為30μm至100μm。
再者，較佳至少一第二燒結層
具有相對密度相較於至少一第一燒結層的相對密度低至少5%、較佳低至少10%、更佳低10%至30%、又更佳低15%至25%、特別佳是低18%至22%；及/或
具有小於1 e
-11m
2的滲透率，較佳小於1 e
-12m
2；及/或
具有至少2 MPa的黏著強度，較佳至少4 MPa；及/或
具有至少20μm的平均層厚度，較佳為20μm至150μm，更佳為30μm至100μm。
相對密度可例如藉由REM剖面分析來測定。例如，可藉由剖面分析測定平均層厚度。例如，可藉由用於測量通過樣品的氣體體積流量作為通過樣品的壓力差的函數並轉換成達西滲透率常數(Darcy's permeability constant)的裝置來測定滲透率。黏著強度可例如藉由拉伸試驗來測定。
至少一第一燒結層較佳具有相較於至少一第二燒結層低的滲透率。
至少一第一燒結層較佳具有相較於至少一第二燒結層高的黏著強度。
至少一第一燒結層較佳具有相較於至少一第二燒結層低的層厚度。
相較於至少一第二燒結層，至少一第一燒結層更佳具有較低的滲透性、較高的黏著強度及較小的層厚度。
根據本發明的塗覆基板的另一較佳實施例，塗覆基板包括設置在至少一第二燒結層上的至少一第三燒結層，第三燒結層包括或由至少一耐火金屬碳化物所組成，至少一第三燒結層不包括燒結添加劑，並且至少一第三燒結層的相對密度相較於至少一第二燒結層的相對密度低至少5%，較佳至少低10%，更佳低10%至30%，又更佳低15%至比25％，特別佳是低18％至22％。被包括在至少一第三燒結層中的至少一耐火金屬碳化物可與被包括在至少一第一燒結層中的耐火金屬碳化物及/或被包括在至少一第二燒結層中的耐火金屬碳化物相同。被包括在至少一第三燒結層中的至少一耐火金屬碳化物較佳選自下列所組成的群組：碳化鈦、碳化鋯、碳化鉿、碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鉬、碳化鎢及其混合物。
再者，較佳地，至少一第三燒結層包括多個燒結層的層狀序列，層狀序列內的多個燒結層的相對密度隨著與至少一第二燒結層的距離增加而減小。相對密度可例如藉由REM剖面分析來測定。
再者，較佳地，可使用或使用根據本發明的用於製備塗覆基板的方法來製備根據本發明的塗覆基板。
本發明也涉及根據本發明的塗覆基板在半導體晶體成長中的用途，塗覆基板較佳為塗覆坩堝。
根據本發明的方法製備的塗覆的基板可用作例如可用於成長氮化鎵半導體晶體的VPE-GaN反應器中的鎵蒸發器或鎵蒸發器的一部分，根據本發明的方法被包括在塗覆基板的層狀系統接著用作鎵蒸發器的塗層。在此情況下，由於較高的相對密度，可藉由至少一第一燒結層特別好地保護鎵蒸發器的基材免受腐蝕性鎵熔體的影響，且由於層狀系統的至少一第二燒結層的較低相對密度及較高孔隙率，可提高鎵蒸發速率且因此也可提高氮化鎵成長速率，因為鎵熔體有較大的接觸表面。
本發明也涉及下列態樣：
態樣
1
一種製備塗覆基板的方法，其中
a）製備第一水性懸浮液，第一水性懸浮液包括或由至少一耐火金屬碳化物、至少一燒結添加劑及水所組成，至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物；
b）製備第二水性懸浮液，包括至少一耐火金屬碳化物及水，第二水性懸浮液包括
至少一燒結添加劑，選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，其中在第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第二水性懸浮液的總重量之重量百分比小於在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第一水性懸浮液的總重量之重量百分比；或
不包括燒結添加劑；
c）塗佈第一水性懸浮液的至少一層(2)到基板(1)上；
d）塗佈第二水性懸浮液的至少一層(3)到塗佈於基板(1)上之第一水性懸浮液的至少一層(2)上；及
e）在步驟d)之後對基板(1)進行燒結製程。
態樣
2
根據前述態樣所述的方法，其特徵在於
基板包括或由材料所組成，上述材料選自下列所組成的群組：石墨、較佳均壓石墨、碳纖維增強碳（carbon fiber reinforced carbon, CFC)、C/SiC纖維複合材料、SiC/SiC纖維複合材料、碳化陶瓷、氮化陶瓷、氧化陶瓷、及其混合物；及/或
耐火金屬矽化物選自下列所組成的群組：矽化鈦、矽化鋯、矽化鉿、矽化釩、矽化鈮、矽化鉭、矽化鉻、矽化鉬、矽化鎢及其混合物；及/或
至少一耐火金屬碳化物選自下列所組成的群組：碳化鈦、碳化鋯、碳化鉿、碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鉬、碳化鎢及其混合物。
態樣
3
根據前述任一態樣所述的方法，其特徵在於
至少一耐火金屬碳化物及至少一燒結添加劑各自以顆粒形式存在，其中至少一燒結添加劑的顆粒的平均粒度小於5μm及/或小於至少一耐火金屬碳化物的顆粒的平均粒度；及/或
至少一耐火金屬碳化物作為粉末混合物存在，粉末混合物包括或由在顆粒的平均粒度方面不同的粉末所組成，較佳為相同的耐火金屬碳化物。
態樣
4
根據前述任一態樣所述的方法，其特徵在於第一水性懸浮液及/或第二水性懸浮液
包括佔相應的水性懸浮液的總重量60至90重量％的至少一耐火金屬碳化物，較佳為為70至85重量％；及/或
包括佔相應的水性懸浮液的總重量0.1至20重量％的至少一燒結添加劑，較佳為0.5至10重量％。
態樣
5
根據前述態樣中任一項所述的方法，其特徵在於在第二水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第二水性懸浮液的總重量之重量百分比相較於在第一水性懸浮液中的至少一燒結添加劑佔第一水性懸浮液的總重量之重量百分比低0.1重量％至20重量％，較佳低0.5重量％至10重量％。
態樣
6
根據前述態樣中任一項所述的方法，其特徵在於步驟a)中的第一水性懸浮液的製備及/或在步驟b)中第二水性懸浮液的製備藉由將待製備的懸浮液的成分混合在分散裝置的幫助下進行，其中混合是在分散裝置的幫助下進行，較佳使用研磨介質及/或在至少12小時內進行。
態樣
7
根據前述態樣中任一項所述的方法，其中在步驟c)中塗佈第一水性懸浮液的至少一層(2)及/或在步驟d)中塗佈第二水性懸浮液的至少一層(3)
是藉由浸漬、刷塗或噴塗的方式進行；及/或
是以小於150μm的平均層厚度進行，較佳為20μm至100μm，更佳為30μm至80μm。
態樣
8
根據前述任一態樣所述的方法，其特徵在於
額外地製備至少一第三水性懸浮液，第三水性懸浮液包括或由至少一耐火金屬碳化物及水所組成，其中至少一第三水性懸浮液不包括燒結添加劑；及
在步驟d)及e)之間，將至少一第三水性懸浮液的至少一層塗佈到第二水性懸浮液的至少一塗佈層(3)上。
態樣
9
根據前述任一態樣所述的方法，其特徵在於步驟e)中的燒結製程
是在2100°C至2500°C的溫度下進行，較佳為2200°C至2400°C；及/或
是以1小時至15小時的保持時間進行，較佳為2小時至10小時；及/或
是在0.1巴至10巴的壓力下進行，較佳為0.7巴至5巴；及/或
進行使得在燒結製程的第一時間段之後壓力增加，較佳增加3巴至7巴；及/或
是在氬氣氣氛下進行。
態樣
10
一種塗覆基板，包括基板(1)、設置在基板(1)上的至少一第一燒結層(4) 、 及設置在至少一第一燒結層(4)上的至少一第二燒結層(5)，並且至少一第一燒結層(4)包括或由至少一耐火金屬碳化物及至少一燒結添加劑所組成，至少一燒結添加劑選自下列所組成的群族：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，並且至少一第二燒結層(5)包括或由至少一耐火金屬碳化物及任選地至少一燒結添加劑所組成，任選地至少一燒結添加劑選自下列所組成的群族：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，至少一第一燒結層(4)具有相對密度至少為70%，且至少一第二燒結層(5)的相對密度相較於至少一第一燒結層(4)的相對密度低至少3%。
態樣
11
根據態樣10所述的塗佈基板，其特徵在於至少一第一燒結層(4)
具有大於75%的相對密度，較佳大於80%，更佳大於90%，又更佳大於95%；及/或
具有小於1 e
-11m
2的滲透率，較佳小於1 e
-13m
2；及/或
具有至少2 MPa的黏著強度，較佳至少4 MPa；及/或
具有至少20μm的平均層厚度，較佳20μm至150μm，更佳30μm至100μm。
態樣
12
根據態樣10或11所述的塗佈基板，其特徵在於至少一第二燒結層(5)
具有相對密度相較於至少一第一燒結層的相對密度低至少5%、較佳低至少10%、更佳低10%至30%、又更佳低15%至25%、特別佳是低18%至22%；及/或
具有小於1 e
-11m
2的滲透率，較佳小於1 e
-12m
2；及/或
具有至少2 MPa的黏著強度，較佳至少4 MPa；及/或
具有至少20μm的平均層厚度，較佳20μm至150μm，更佳30μm至100μm。
態樣
13
根據態樣10至12中任一項所述的塗覆基板，其特徵在於塗覆基板包括至少一第三燒結層，第三燒結層設置在至少一第二燒結層(5)上並且包括或由至少一耐火金屬碳化物所組成，其中至少一第三燒結層不包括燒結添加劑，並且其中至少一第三燒結層的相對密度相較於至少一第二燒結層(5)的相對密度低至少5%，
其中至少一第三燒結層較佳包括複數個燒結層的層狀序列，其中層狀序列內的複數個燒結層的相對密度隨著與至少一第二燒結層(5)的距離增加而減小。
態樣
14
如態樣10至13中任一項所述的塗敷基板，其特徵在於塗覆基板可使用或是使用如態樣1至9中任一項所述的方法來製備。
態樣
15
根據態樣10至14中任一項所述的塗覆基板在半導體晶體成長中的用途，塗覆基板較佳為塗覆坩堝。
配合所附圖式及實施例詳述本發明，而不將本發明限制於具體示出的參數。
第1圖係根據本發明，繪示出方法的例示性變化的一部分。在此示例中，（封閉的）坩堝用作基板1，較佳為石墨坩堝，例如均壓石墨坩堝，將坩堝用於半導體晶體成長。在此塗佈中，坩堝內部存在成長氣氛。第1圖示意性地描述，步驟A在基板1的整個表面上塗佈第一層2，且步驟B在第一層2的一部分上塗佈第二層3，上述第一層2的一部分是塗佈在基板1的內側。因此得到特定的層狀架構或由兩層所組成的特定層狀結構。第一層2藉由塗佈一層第一水性懸浮液層而獲得，上述第一水性懸浮液層由碳化鉭、水及燒結添加劑所組成，上述燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，較佳選自下列所組成的群組：矽、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物。第二層3藉由塗佈第二水性懸浮液層而獲得，上述第二水性懸浮液層由碳化鉭及水所組成且因此不包括燒結添加劑。步驟A中第一層2的塗佈及步驟B中第二層3的塗佈可各自藉由噴塗來進行。只有在塗佈第二層3之後，才在步驟C中燒結（塗覆的）基板，使得將第一層2及第二層3燒結在一起，第一燒結層4是由第一層2所形成。且第二燒結層5是由第二層3所形成。在燒結期間以有針對性的方式將層狀架構或層狀結構壓實。
如此獲得的塗覆基板具有由兩個不同的燒結層5、6所組成的非常有利的層狀結構。由於在第一層2中使用燒結添加劑，燒結層4具有高相對密度，因此基板良好地防止受到用於半導體晶體成長的腐蝕性熔體的影響。由於在第二層3中不存在燒結添加劑，第二燒結層5具有比第一燒結層4低的相對密度。由此獲得的層狀結構具有密度梯度，其中壓實程度或相對密度隨著與基板的距離（即從第一燒結層4到第二燒結層5） 增加而降低。相較於第一燒結層4，由此產生的第二燒結層5的較高孔隙率導致在半導體晶體成長中使用塗覆基板時的優勢，因為所述較高孔隙率為晶體成長中使用的熔體提供更大的接觸表面，由此可提高蒸發速率也因此可提高成長速率。
第2圖係根據本發明，繪示了例示性塗覆基板的層狀系統內的密度分佈，所繪示的圖顯示了相對燒結密度作為層厚度（或與基板表面的距離）的函數。此處描述的例示性塗覆基板具有層狀結構，層狀結構具有三個不同相對密度的燒結層。 x 軸上的點 0 表示基板表面，t 表示具有第一、第二及第三燒結層的整個塗層的層厚度。 Δx值表示不同密度的兩層之間的距離，因此Δx
1對應於第一燒結層的厚度，Δx
2對應於第二燒結層的厚度，且Δx
3對應於第三燒結層的厚度。鄰近的燒結層的密度差異用Δρ來量化。第一燒結層具有至少70％的相對密度，上述第一燒結層即與基板直接接觸的燒結層。在第2圖所繪示的圖中，可看出層狀系統的燒結層中的相對密度隨著與基板的距離增加而降低，即第二燒結層具有相較於第一燒結層低（至少 5%）的相對密度，並且第三燒結層具有相較於第二燒結層低（至少5％）的相對密度。這導致層狀系統內的密度梯度。為了測定圖所顯示的數值，可使用拋光剖面的SEM圖像來區分在哪個Δx上具有均勻的密度。然後，可基於測定的Δx及在塗覆期間所測定的此區域的質量來計算Δx的燒結密度。具有範圍為Δx之鄰近層的密度差異用Δρ來量化。
實施例1
首先，製備第一水性懸浮液及第二水性懸浮液，第一水性懸浮液是由80重量％碳化鉭、1重量％作為燒結添加劑的矽、及19重量％水所組成，第二水性懸浮液是由80重量％碳化鉭及20重量％水所組成。因此，第二水性懸浮液不包括燒結添加劑。TaC顆粒的平均粉末粒徑較佳在0.2至2μm的範圍。為了製備水性懸浮液，借助分散裝置（轉速高達 1 m/s）及必要時使用研磨介質來混合各成分的混合物。混合製程可能需要至少12小時。
然後，將第一水性懸浮液的層2塗佈到基板1上，基板1較佳為石墨基板，例如均壓石墨基板。藉由噴塗來進行塗佈，第一水性懸浮液的層2以20至80μm的平均層厚度來塗佈。替代地，也可例如藉由浸漬或刷塗來進行塗佈。
然後，塗佈第二水性懸浮液的層3到塗佈於基板上的第一水性懸浮液的層2的部分上。此處的塗佈也是藉由噴塗來進行，第二水性懸浮液的層3以20至80μm之範圍的平均層厚度來塗佈。替代地，在此也可進行塗佈，例如藉由浸漬或刷塗。
在塗佈了兩層2、3之後，塗覆基板在氬氣氣氛下在2300℃的溫度、3小時的保持時間及5巴的壓力下經歷燒結製程。由於所有塗佈層的燒結在一次燒結製程中進行，所有單獨塗佈的層燒結在一起，這導致即使在高熱應力下也具有穩定連結的層狀系統。由於使用了燒結添加劑，由第一水性懸浮液的層2所產生的第一燒結層4具有超過70％的高相對密度。由第二水性懸浮液的層3所產生的第二燒結層5具有相較於第一燒結層4低的相對密度並因此具有相較於第一燒結層4高的孔隙率，因為在第二水性懸浮液中不存在燒結添加劑。
第3圖繪示了在製備水性懸浮液後進行的方法步驟的示意圖。
在製備的燒結基板中，第一燒結層4具有小於1e
-13m
2的滲透率，其藉由用於測量通過樣品的氣體體積流量作為通過樣品的壓力差的函數並轉換成達西滲透率常數的裝置來測定。藉由拉伸試驗測定的第一燒結層4的黏著強度大於4MPa。此外，藉由剖面分析測定第一燒結層4的平均層厚為25μm至30μm。
基於藉由壓實層的質量及體積測定幾何密度，可額外地比較第一燒結層4（由具有1重量％燒結添加劑矽的第一水性懸浮液所產生）與第二燒結層5（由沒有燒結添加劑的第二水性懸浮液所產生）的壓實程度。壓實程度增加的量與相對密度（TaC的幾何密度與理論密度之比例為14.5g/cm
3）有關。比較結果如第4圖所示，第一燒結層4的相對密度用三角形表示，第二燒結層5的相對密度用圓形表示。第4圖顯示第一燒結層4具有相對密度超過70％，並且也具有明顯高於第二燒結層5的相對密度。這證明了使用矽作為燒結添加劑可在燒結層中獲得較高的壓實程度。
實施例2
首先，製備第一水性懸浮液及第二水性懸浮液，上述第一水性懸浮液由80重量％碳化鉭、1重量％作為燒結添加劑的矽化鉬(molybdenum silicide, MoSi
2) 、及19重量％水所組成，上述第二水性懸浮液由80重量％碳化鉭及20重量％的水所組成。因此，第二水性懸浮液不包括燒結添加劑。TaC顆粒的平均粉末粒徑較佳在0.2至2μm的範圍。為了製備水性懸浮液，借助分散裝置（轉速高達 1 m/s）及必要時使用研磨介質來混合各成分的混合物。混合製程可能需要至少12小時。
然後，將第一水性懸浮液的層2塗佈到基板1上，基板1較佳為石墨基板，例如均壓石墨基板。藉由噴塗進行塗佈，第一水性懸浮液的層2以20至80μm的平均層厚度來塗佈。替代地，也可例如藉由浸漬或刷塗來進行塗佈。
然後，塗佈第二水性懸浮液的層3到塗佈於基板上的第一水性懸浮液的層2的部分上。此處的塗佈也是藉由噴塗來進行，第二水性懸浮液的層3以20至80μm的平均層厚度來塗佈。替代地，在此也可進行塗佈，例如藉由浸漬或刷塗。
在塗佈了兩層2、3之後，塗覆基板在氬氣氣氛下在2300℃的溫度、3小時的保持時間及5巴的壓力下經歷燒結製程。由於所有塗佈層的燒結在一次燒結製程中進行，所有單獨塗佈的層燒結在一起，這導致即使在高熱應力下也具有穩定連結的層狀系統。由於使用了燒結添加劑，由第一水性懸浮液的層2所產生的第一燒結層4具有至少70％的高相對密度。由第二水性懸浮液的層3所產生的第二燒結層5具有相較於第一燒結層4低的相對密度並因此具有相較於第一燒結層4高的孔隙率，因為在第二水性懸浮液中不存在燒結添加劑。
第3圖繪示了在製備水性懸浮液後進行的方法步驟的示意圖。
在所製備的塗覆基板中，第一燒結層4具有小於1e
-13m
2的滲透率，其藉由用於測量通過樣品的氣體體積流量作為通過樣品的壓力差的函數並轉換成達西滲透率常數的裝置來測定。藉由拉伸試驗測定的第一燒結層4的黏著強度大於4MPa。此外，藉由剖面分析測定第一燒結層4的平均層厚為45μm至50μm。
基於藉由壓實層的質量及體積來測定幾何密度，然後可比較第一燒結層4（由具有1重量%燒結添加劑MoSi
2的第一水性懸浮液所產生）與第二燒結層5（由沒有燒結添加劑的第二水性懸浮液所產生）的壓實程度。壓實程度增加的量與相對密度（TaC的幾何密度與理論密度之比例為14.5g/ cm
3）有關。比較結果如第5圖所示，第一燒結層4的相對密度用交叉表示，第二燒結層5的相對密度用圓圈表示。從第5圖可看出，第一燒結層4的相對密度大於70％。此外，第一燒結層的相對密度明顯高於第二燒結層5。這證明了在燒結層中使用MoSi
2作為燒結添加劑實現了更高的壓實程度。
1:基板
2:第一層
3:第二層
4:第一燒結層
5:第二燒結層
A:步驟
B:步驟
C:步驟
Δx
1:第一燒結層的厚度
Δx
2:第二燒結層的厚度
Δx
3:第三燒結層的厚度
Δρ
1:密度差異
Δρ
2:密度差異
Δρ
3:密度差異
Δρ
min:密度最小值
配合所附圖式及實施例詳述本發明實施例，而不將本發明限制於具體示出的參數。
第1圖係根據本發明，繪示出方法的例示性變化的一部分。
第2圖係根據本發明，繪示了例示性塗覆基板的層狀系統內的密度分佈。
第3圖繪示了在製備水性懸浮液後進行的方法步驟的示意圖。
第4圖繪示了第一燒結層與第二燒結層的壓實程度的比較圖。
第5圖繪示了第一燒結層與第二燒結層的壓實程度的比較圖。
無
1:基板
2:第一層
3:第二層
4:第一燒結層
5:第二燒結層
A:步驟
B:步驟
C:步驟
Claims (15)
- 一種製備塗覆基板的方法，其中 a）製備一第一水性懸浮液，包括或由至少一耐火金屬碳化物、至少一燒結添加劑及水所組成，該至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物； b）製備一第二水性懸浮液，包括至少一耐火金屬碳化物及水，該第二水性懸浮液包括 至少一燒結添加劑，選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，其中在該第二水性懸浮液中的該至少一燒結添加劑佔該第二水性懸浮液的總重量之重量百分比小於在該第一水性懸浮液中的該至少一燒結添加劑佔該第一水性懸浮液的總重量之重量百分比；或 不包括燒結添加劑； c）塗佈該第一水性懸浮液的至少一層(2)到一基板(1)上； d）塗佈該第二水性懸浮液的至少一層(3)到塗佈於該基板(1)上之該第一水性懸浮液的該至少一層(2)上；及 e）在步驟d)之後對該基板(1)進行一燒結製程。
- 如前述請求項所述之製備塗覆基板的方法，其中 該基板包括或由一材料所組成，該材料選自下列所組成的群組：石墨、較佳均壓石墨(iso-graphite)、碳纖維增強碳（carbon fiber reinforced carbon, CFC)、C/SiC纖維複合材料、SiC/SiC纖維複合材料、碳化陶瓷、氮化陶瓷、氧化陶瓷、及其混合物；及/或 該耐火金屬矽化物選自下列所組成的群組：矽化鈦、矽化鋯、矽化鉿、矽化釩、矽化鈮、矽化鉭、矽化鉻、矽化鉬、矽化鎢及其混合物；及/或 該至少一耐火金屬碳化物選自下列所組成的群組：碳化鈦、碳化鋯、碳化鉿、碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鉬、碳化鎢及其混合物。
- 如前述請求項中任一項所述之製備塗覆基板的方法，其中 該至少一耐火金屬碳化物及該至少一燒結添加劑各自以顆粒形式存在，其中該至少一燒結添加劑的該顆粒的平均粒徑小於5μm及/或小於該至少一耐火金屬碳化物的該顆粒的平均粒徑；及/或 該至少一耐火金屬碳化物作為粉末混合物存在，該粉末混合物包括或由在顆粒的平均粒徑方面不同的粉末所組成，較佳為相同的耐火金屬碳化物。
- 如前述請求項中任一項所述之製備塗覆基板的方法，其中該第一水性懸浮液及/或該第二水性懸浮液 包括佔相應的水性懸浮液的總重量60至90重量％的該至少一耐火金屬碳化物，較佳為70至85重量％；及/或 包括佔相應的水性懸浮液的總重量0.1至20重量％的該至少一燒結添加劑，較佳為0.5至10重量％。
- 如前述請求項中任一項所述之製備塗覆基板的方法，其中在該第二水性懸浮液中的該至少一燒結添加劑佔該第二水性懸浮液的總重量之重量百分比相較於在該第一水性懸浮液中的該至少一燒結添加劑佔該第一水性懸浮液的總重量之重量百分比低0.1重量％至20重量％，較佳低0.5重量％至10重量％。
- 如前述請求項中任一項所述之製備塗覆基板的方法，其中在步驟a)中的該第一水性懸浮液的製備及/或在步驟b)中的該第二水性懸浮液的製備藉由將待製備的該懸浮液的該些成分混合在一分散裝置的幫助下進行，其中混合是在該分散裝置的幫助下進行，較佳使用研磨介質及/或在至少12小時內進行。
- 如前述請求項中任一項所述之製備塗覆基板的方法，其中在步驟c)中塗佈該第一水性懸浮液的該至少一層(2)及/或在步驟d)中塗佈該第二水性懸浮液的該至少一層(3) 是藉由浸漬、刷塗或噴塗的方式進行；及/或 是以小於150μm的平均層厚度進行，較佳為20μm至100μm，更佳為30μm至80μm。
- 如前述請求項中任一項所述之製備塗覆基板的方法，其中 額外地製備至少一第三水性懸浮液，該第三水性懸浮液包括或由至少一耐火金屬碳化物及水所組成，其中該至少一第三水性懸浮液不包括燒結添加劑；及 在步驟d)及e)之間，將該至少一第三水性懸浮液的至少一層塗佈到該第二水性懸浮液的該至少一塗佈層(3)上。
- 如前述請求項中任一項所述之製備塗覆基板的方法，其中在步驟e)中的該燒結製程 是在2100°C至2500°C的溫度下進行，較佳為2200°C至2400°C；及/或 是以1小時至15小時的保持時間進行，較佳為2小時至10小時；及/或 是在0.1巴至10巴的壓力下進行，較佳為0.7巴至5巴；及/或 進行使得在該燒結製程的一第一時間段之後壓力增加，較佳增加3巴至7巴；及/或 是在氬氣氣氛下進行。
- 一種塗覆基板，包括一基板(1)、設置在該基板(1)上的至少一第一燒結層(4)、及設置在該至少一第一燒結層(4)上的至少一第二燒結層(5)，並且該至少一第一燒結層(4)包括或由至少一耐火金屬碳化物及至少一燒結添加劑所組成，該至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，並且該至少一第二燒結層(5)包括或由至少一耐火金屬碳化物及任選地至少一燒結添加劑所組成，該任選地至少一燒結添加劑選自下列所組成的群組：矽、鉿、鋯、釩、五氧化二鉭、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、碳化釩、碳化鉬、氮化硼、氮化鉭、氮化鋯、氮化鈮、二硼化鉭、二硼化鎢、硼化鋯、耐火金屬矽化物及其混合物，該至少一第一燒結層(4)具有一相對密度至少為70%，且該至少一第二燒結層(5)的該相對密度相較於該至少一第一燒結層(4)的該相對密度低至少3%。
- 如請求項10所述之塗覆基板，其中該至少一第一燒結層(4) 具有大於75%的一相對密度，較佳大於80%，更佳大於90%，又更佳大於95%；及/或 具有小於1 e -11m 2的一滲透率，較佳小於1 e -13m 2；及/或 具有至少2 MPa的一黏著強度，較佳至少4 MPa；及/或 具有至少20μm的一平均層厚度，較佳為20μm至150μm，更佳為30μm至100μm。
- 如請求項10或11所述之塗覆基板，其中該至少一第二燒結層(5) 具有一相對密度相較於該至少一第一燒結層的該相對密度低至少5%，較佳至少10%，更佳10%至30%，又更佳15%至25%，特別佳地18%至22%；及/或 具有小於1 e -11m 2的一滲透率，較佳小於1 e -12m 2；及/或 具有至少2 MPa的一黏著強度，較佳至少4 MPa；及/或 具有至少20μm的一平均層厚度，較佳20μm至150μm，更佳30μm至100μm。
- 如請求項10至12中任一項所述之塗覆基板，其中該塗覆基板包括至少一第三燒結層，該第三燒結層設置在該至少一第二燒結層(5)上並且包括或由至少一耐火金屬碳化物所組成，其中該至少一第三燒結層不包括燒結添加劑，並且其中該至少一第三燒結層的該相對密度相較於該至少一第二燒結層(5)的該相對密度低至少5%， 其中該至少一第三燒結層較佳包括複數個燒結層的一層狀序列，其中該層狀序列內的該複數個燒結層的該相對密度隨著與該至少一第二燒結層(5)的距離增加而減小。
- 如請求項10至13中任一項所述之塗覆基板，其中該塗覆基板可使用或是使用如請求項1至9中任一項所述的方法來製備。
- 一種如請求項10至14中任一項所述之塗覆基板在半導體晶體成長中的用途，該塗覆基板較佳為一塗覆坩堝。
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